一种抽油机盘根监测方法及盘根盒技术

本发明专利技术提供了一种抽油机盘根监测方法及盘根盒，属于抽油机设备监测技术领域。本发明专利技术通过对采油现场工作的抽油机进行实时监测，利用温度传感器采集抽油杆温度，结合预先测定的抽油杆温度与动摩擦系数之间的对应关系，得到对应抽油杆温度的动摩擦系数，再结合压力传感器采集的抽油杆与盘根之间的压力，计算抽油杆与盘根之间的动摩擦力，根据动摩擦力判断抽油杆和盘根的工况是否正常，进而在工况不正常时发出报警信号，提示操作人员巡查对应的抽油机，提高了巡井的自动化程度，降低了巡井的工作量和成本。作量和成本。作量和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种抽油机盘根监测方法及盘根盒


[0001]本专利技术涉及一种抽油机盘根监测方法及盘根盒，属于抽油机设备监测


技术介绍

[0002]为防止石油外溢，在抽油机井口设置盘根盒作为抽油杆的密封装置。盘根盒套设在抽油杆的外部，盘根盒下端固定于井口装置上。在抽油作业时，抽油机抽油杆相对盘根盒上下反复运动，盘根盒压帽向盒体内部的盘根施加压力，盘根受到压力时径向发生膨胀，挤压盘根内壁与抽油杆，使盘根紧贴抽油杆外部，从而填满整个环空区域，以此来达到密封的效果。
[0003]盘根压紧力较小时，无法使盘根紧贴抽油杆，密封效果较差，存在漏油现象；盘根压紧力较大时，抽油杆在往复运动时，与盘根发生摩擦，导致抽油杆表面发热，使得抽油机能耗增加，而且盘根磨损加剧，盘根寿命缩短，更换频率增加。此外，若不同位置的盘根对抽油杆压紧力不同，容易导致井口偏磨，不仅会造成漏油，还会加速盘根失效。
[0004]由于采油现场井况复杂，需要工人定期对所辖区域的抽油机进行巡井，利用旋紧扳手对盘根进行旋紧调整。由于抽油机分布范围广、数量多，巡井强度十分繁重。尤其对处于恶劣环境(如沙漠、戈壁、沼泽等)中的油井进行巡查时，巡井的工作量大、难度高，使得巡井过程效率低且成本高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种抽油机盘根监测方法及盘根盒，用于解决对采油现场的抽油机巡井时效率低、成本高的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种抽油机盘根监测方法，包括如下步骤：
[0007]S1、获取抽油机工作时的抽油杆实时温度以及盘根与抽油杆之间的实时压力；
[0008]S2、根据预先获取的抽油杆温度与动摩擦系数之间的对应关系，得到与步骤S1获取的抽油杆实时温度对应的实时动摩擦系数；
[0009]S3、根据步骤S1获取的盘根与抽油杆之间的实时压力，以及步骤S2得到的实时动摩擦系数，计算抽油杆与盘根之间的实时动摩擦力；
[0010]S4、若实时动摩擦力处于预先设定的动摩擦力范围以外，进行异常报警；反之不进行异常报警；
[0011]步骤S2所述的抽油杆温度与动摩擦系数之间的对应关系通过如下方法得到：
[0012]在不同温度下，控制抽油杆相对于盘根匀速运动，计算出对应温度下抽油杆匀速运动时的动摩擦系数，根据温度和对应温度下的动摩擦系数建立抽油杆温度和动摩擦系数之间的对应关系。
[0013]本专利技术通过对采油现场工作的抽油机进行实时监测，利用温度传感器采集抽油杆温度，结合预先测定的抽油杆温度与动摩擦系数之间的对应关系，得到对应抽油杆温度的动摩擦系数，再结合压力传感器采集的抽油杆与盘根之间的压力，计算抽油杆与盘根之间
的动摩擦力，根据动摩擦力判断抽油杆和盘根的工况是否正常，进而在工况不正常时发出报警信号，提示操作人员巡查对应的抽油机，提高了巡井的自动化程度，降低了巡井的工作量和成本。
[0014]进一步地，在上述方法中，动摩擦力范围的下限值为f
min
，动摩擦力范围的上限值为f
max
，若实时动摩擦力小于f
min
，进行盘根漏油报警；若实时动摩擦力大于f
max
，进行盘根过紧报警。
[0015]针对盘根漏油或盘根过紧的情况，采用不同的报警措施，便于操作人员在巡井时携带相应的设备和材料进行维护。
[0016]进一步地，在上述方法中，通过如下公式计算f
min
和f
max
：
[0017]f
min
＝(1
‑
k)f
′
[0018]f
max
＝(1+k)f
′
[0019]式中，k为第一设定系数，根据经验得到，0≤k≤1，f
′
表示抽油杆相对于盘根正常运动时抽油杆与盘根之间的动摩擦力。
[0020]提供一组具体的公式以计算f
min
和f
max
，便于本专利技术的实施。进一步地，在上述方法中，还获取盘根不同周向位置处与抽油杆之间的实时动摩擦力，计算不同周向位置处实时动摩擦力的极差，若所述极差不小于设定的偏磨阈值，进行偏磨报警；反之，不进行偏磨报警。
[0021]抽油杆正常工作时，盘根与抽油杆之间的动摩擦力应当一致，通过采集盘根与抽油杆之间不同位置处的动摩擦力，判断抽油杆是否存在偏磨状况，进而在存在偏磨时进行报警，提示操作人员及时纠正偏磨，提高巡井效率。
[0022]进一步地，在上述方法中，将抽油杆相对于盘根正常运动时抽油杆与盘根之间的动摩擦力f
′
与第二设定系数的乘积作为所述偏磨阈值；第二设定系数大于0且小于1，根据经验得到。
[0023]根据工作经验得到第二设定系数，进而通过一种较为简单的计算方法得到偏磨阈值，便于本专利技术的实施。
[0024]本专利技术还提供一种盘根盒，包括盒体，所述盒体包括盘根仓，在盘根仓仓底的内凸缘上放置有盘根，在盒体上部设置有盘根盒压帽，盘根盒压帽与盒体螺纹连接；在与盘根外周面对应的盘根仓仓壁上开设有压力传感器安装位，在压力传感器安装位内安装有用于采集盘根与抽油杆之间压力的压力传感器，在盘根仓仓底的内凸缘上开设有温度传感器安装位，在温度传感器安装位内安装有用于采集抽油杆温度的温度传感器；还包括控制器和供电模块，供电模块连接压力传感器、温度传感器和控制器，控制器连接压力传感器和温度传感器；控制器通过执行指令实现上述的抽油机盘根盒监测方法。
[0025]针对上述的抽油机盘根盒监测方法，本专利技术提供一种具体的盘根盒结构，以便更好地应用该方法。
[0026]进一步地，在上述盘根盒中，所述盒体还包括用于放置控制器的主控仓，在主控仓内还设置有与控制器连接的无线发射模块；在压力传感器安装位与主控仓之间开设有连线孔。
[0027]考虑到抽油机处于野外环境，因此在盘根盒的盒体内开设专门用于安装控制器的仓体，相较于在盒体外设置控制器，能够为控制器提供保护，还能提高盒体利用率。在压力
传感器安装位与主控仓之间开设连线孔，便于压力传感器与主控仓内的控制器连接。此外，抽油机盘根监测情况需要通过采油现场的无线传输设备向后台反馈，若采用线缆连接控制器和无线传输设备，还需要对线缆进行防护，成本较高，采用无线发射模块实现控制器与传输设备的无线通信连接，能够降低成本。
[0028]进一步地，在上述盘根盒中，在盘根仓仓壁上开设有压力传感器安装孔，在盒体外周面采用可拆卸封堵件对压力传感器安装孔进行封堵，形成所述压力传感器安装位。
[0029]通过开孔加封堵件的组合构建传感器的安装位，便于在传感器出现故障时，对传感器进行更换。
[0030]进一步地，在上述盘根盒中，盘根盒压帽下部开设有环形槽，环形槽的内侧面设置有内螺纹，盒体上部的内侧面和外侧面设置有外螺纹，通过内外螺纹配合实现盘根盒压帽与盒体的螺纹连接。
[0031]通过在盘根盒压帽上开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抽油机盘根监测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取抽油机工作时的抽油杆实时温度以及盘根与抽油杆之间的实时压力；S2、根据预先获取的抽油杆温度与动摩擦系数之间的对应关系，得到与步骤S1获取的抽油杆实时温度对应的实时动摩擦系数；S3、根据步骤S1获取的盘根与抽油杆之间的实时压力，以及步骤S2得到的实时动摩擦系数，计算抽油杆与盘根之间的实时动摩擦力；S4、若实时动摩擦力处于预先设定的动摩擦力范围以外，进行异常报警；反之，不进行异常报警；步骤S2所述的抽油杆温度与动摩擦系数之间的对应关系通过如下方法得到：在不同温度下，控制抽油杆相对于盘根匀速运动，计算出对应温度下抽油杆匀速运动时的动摩擦系数，根据温度和对应温度下的动摩擦系数建立抽油杆温度和动摩擦系数之间的对应关系。2.根据权利要求1所述的抽油机盘根监测方法，其特征在于，动摩擦力范围的下限值为f
min
，动摩擦力范围的上限值为f
max
，若实时动摩擦力小于f
min
，进行盘根漏油报警；若实时动摩擦力大于f
max
，进行盘根过紧报警。3.根据权利要求2所述的抽油机盘根监测方法，其特征在于，通过如下公式计算f
min
和f
max
：f
min
＝(1
‑
k)f
′
f
max
＝(1+k)f
′
式中，k为第一设定系数，根据经验得到，0≤k≤1，f
′
表示抽油杆相对于盘根正常运动时抽油杆与盘根之间的动摩擦力。4.根据权利要求1所述的抽油机盘根监测方法，其特征在于，还获取盘根不同周向位置处与抽油杆之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：方前程，田芳勇，游小淼，朱军，佟建成，陈传东，罗代亮，陈瑞祥，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司中原油田分公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：